Плюсы и минусы непосредственного впрыска топлива
03 ноября 2022 15:48 Иван Зенкевич
Сегодня все больше автомобилей оснащаются моторами с непосредственным впрыском топлива. Как у любой технологии, у нее есть свои плюсы и минусы. Давайте разберемся, как правильно эксплуатировать и обслуживать такой мотор, чему уделить особое внимание, чтобы продлить его срок службы.
Как уже понятно из названия, суть этой технологии в том, что бензин подается не в впускной коллектор, как раньше, а прямо в цилиндр, и уже там формируется топливо-воздушная смесь.
«Основными преимуществами непосредственного впрыска топлива являются большая экономичность и способность из того же объема двигателя выжать большую мощность», – уточняет генеральный директор сети автосервисов Алексей Никифоров.
Но главная причина распространения подобных моторов – постоянно ужесточающиеся экологические нормы. Эти агрегаты обеспечивают более полное сгорание топлива, а значит и выхлоп у них чище. Сегодня такие двигатели есть в линейках большинства представленных у нас иностранных брендов – от премиальных до демократичных. Но как это часто бывает, главное достоинство системы является и главным источником проблем: подача топлива в цилиндр происходит под сверхвысоким давлением (в 10 раз выше, чем у распределенного впрыска), а топливный насос высокого давления допускает лишь микронные зазоры, и любые посторонние микрочастицы мгновенно нарушают его работу.
«Моторы с непосредственным впрыском предъявляют более серьезные требования к качеству топлива, поэтому единственное, наверное, что может сделать владелец, это более тщательно выбирать, где он будет заправлять свой автомобиль», – подчеркивает Никифоров.
Хуже всего приходится распылителям форсунок, которые выступают в камеру сгорания и со временем закоксовываются.
Требователен непосредственный впрыск и к качеству масла. Причем менять его нужно чаще, особенно если мотор турбированный. В идеале – раз в полгода или 7-8 тысяч километров. Кстати, такой регламент замены прописывают далеко не все производители, и чаще придется менять и топливный фильтр. Еще несколько моментов: такие моторы довольно долго прогреваются в холода, а экономия топлива ощущается только в городских условиях, на трассе же расход будет как у обычного движка.
В общем, при всех достоинствах, спорных моментов у непосредственного впрыска тоже хватает.
К счастью, все это вполне решаемо, особенно если вовремя менять масло и следить за чистотой топливной системы.
авто топливо общество новости
Ранее по теме
Как отключить надоедливый зуммер непристегнутого ремня
Советы «подснежникам»: как оживить машину после зимней спячки
Как подготовить автомобиль к лету
Покупаем «старушку»: как распознать скрученный пробег
Грязевые ванны против слоеного пирога: как спасти кузов после зимы
Как определить неисправность выпускной системы и что делать
Посредственный впрыск?: bmwservice — LiveJournal
Любой работник автосалона с гордостью заявит вам, что двигатель предлагаемого вам автомобиля «оборудован новейшим непосредственным впрыском».
Чаще всего, при этом, смысл и принцип работы нововведения объяснить затруднится, но зато посулит немыслимую экономию («до 30%») и «увеличение мощности».Между тем, «новейший» непосредственный впрыск, это технология разработанная еще в середине 30-х и серийно применявшаяся в годы Второй мировой, например, на истребителях «Мессершмитт 109».
Вскоре после войны немецкая инженерия несколько раз пыталась применить этот принцип на мелкосерийных автомобилях, в числе которых был и культовый Mercedes 300SL c механическим непосредственным впрыском — по сути, настоящий «бензиновый дизель».
Хорошо различим топливный насос высокого давления:
Рассмотрим его поближе:
Количество поломок систем первого поколения оказалось решающим — про принцип в промышленном масштабе забыли на пяток десятилетий, несмотря на заметную экономию на фоне примитивного карбюраторного смесеобразования.
Идея распылять топливо непосредственно в цилиндр стала практически полезной только в начале 90-х.
Причина проста — экология и ее нормативы. Значительное количество времени при городском режиме движения автомобиль работает в режиме малых и частичных нагрузок, иногда топливо тратится практически «в пустую» — фактически только на поддержание холостых оборотов.
Хорошо было бы, подумали инженеры, для режимов малых нагрузок наполнять цилиндры бедной смесью, сильно отступив от пропорций стехиометрии. И если для полноценного горения за идеал принято соотношение 14.7 кг воздуха на 1 кг бензина плюс-минус 10%, то выгодным, с точки зрения экологии, было бы найти возможность поджигать смесь в несколько раз более бедную, экономя бензин. Раза так в 2-3 более бедную, иначе заметного результата не будет. Из практики однако известно, что уже соотношение более 15,7 вызывает проблемы с горением. При соотношениях более 22:1 эффективного воспламенения уже не происходит, что грозило затее провалом.
Вот тут-то про непосредственный впрыск и вспомнили. В отличие от обычного распределенного впрыска, где форсунка льет прямо во впускной канал, поместив форсунку прямо в цилиндр, мы получаем возможность управлять фазой и длительностью впрыска — впускной клапан уже не мешает.
Это как видео против киноаппарата с обтюратором — когда источник топлива уже в цилиндре, управляй им как хочешь — ничто не мельтешит перед форсункой и не отвлекает от процесса. 🙂
Для режима частичных нагрузок впрыскивание организовали в момент начала такта сжатия. Топливо долетает до днища поршня специальной формы, попутно забирая часть тепла в цилиндре и препятствуя тем самым детонации, хорошо перемешивается с воздухом и вспыхивает к моменту конца сжатия совместно с дополнительно поданной порцией в итоговом соотношении всего около 40:1(!). В обычном же режиме, двигатель работает на уже привычном соотношении воздуха и бензина, близком к стехиометрии. Вот вам и зримая экономия.
Это как бы осязаемые плюсы. А теперь сюрприз, поговорим о недостатках.
Система питания обычного двигателя работает при давлении около 3,5 атм. Для этого нам требуется электронасос, не шибко отличающийся по конструкции, надежности и цене от насоса «Малыш» у вас на даче. Также потребуется несколько форсунок, по числу цилиндров — а это тоже не ахти какие большие затраты как при производстве так и при последующей возможной замене.
Добавляем сюда только обычные шланги и фильтр. Неисправный насос сразу даст о себе знать и может быть довольно просто продиагностирован и заменен на аналогичный. С форсунками возни и проблем еще меньше — живут десятками лет.
А теперь вот вам, форсунка непосредственного впрыска от BMW, которая по размеру аналогична дизельной — высотой в треть двигателя, массой в полкило:
По сравнению с распределенным впрыском, это недешевые, сложные в производстве и довольно капризные форсунки с давлением от 50 (Mitsubish) до 200 атм (BMW/Mercedes). Сравните с 3,5 атм. Да, это не дизель с 1800-2500 атм, но уже совсем точно не «обычный» распределенный впрыск.
Систему дополнительно усложняет наличие ТНВД — самого насоса, который обеспечивает столь высокое давление. В принципе, любой насос — штука механическая. А если давления высокие, то потенциально проблемная. BMW меняла конструктив уже раз семь за последние пару лет! Стоимость, конечно, не астрономическая, как у дизелей, но по 400+ долларов, да еще и сама работа по замене.
..
Так или иначе, но сервисная программа по замене форсунок также известна всем обладателям моторов с непосредственным впрыском от BMW.
Идем далее: осмоление и закоксовка рабочей части форсунки нарушают точность ее работы — чувствительность к качеству топлива заметно повышается. Надежность — нет. Mitsubishi со своим GDI была первой в мире в 1996(!) году, кто адаптировал немецкие идеи к современным реалиям. Где теперь GDI моторы на экспортных рынках?
Требования экологии подразумевают рециркуляцию картерных газов — избытка давления в масляной системе. Это минимум. А иногда еще и части выхлопных газов… То есть, пока двигатель не прогрет, часть выхлопных газов снова отправляется на впуск, «на переработку». Экология…
Вспоминаем теперь, что форсунка во впускные каналы уже не прыскает — грязь и отложения не смывает. А вентиляция именно через них и организована, что в итоге?! А вот что:
Закоксовывание приводит к затруднению закрытия клапана, что в скором времени гарантирует снижение компрессии в цилиндрах.
Мотор начинает ощутимо потряхивать, а после цилиндры и вовсе отключаются. Применение масел обычного качества, что норма для всех производителей (LowSAPS, с низкой щелочностью и высоким NOACK индексом) отпускает мотору пару-тройку лет сравнительно беспроблемного существования.
Теперь поговорим про прирост мощности и экономичности. Как современный (года так с 1990) автомобиль с условным 3-х литровым двигателем ел по городу 15-16 литров, так и ест. Без улучшений. Что с непосредственным впрыском, что с распределенным. Какие тесты журналисты не проводят — там везде примерно одни и те же цифры фактического расхода.
Мощность, точнее — момент? Для примера рассмотрим в сравнении два практически идентичных мотора — BMW N52 и BMW N53. Ну едва ли этот эксцесс в 20 Н/м можно назвать достижением, чиптюнингом можно достичь сравнимых результатов.
Что в итоге?
Непосредственный впрыск для реальных условий эксплуатации это:
1.Использование конструктивно сложных и потенциально ненадежных узлов и агрегатов.
2.Исключительно высокие требования к качеству топлива, а особенно — масла.
3.Снижение потребления топлива и увеличение мощности на практике малозначительны, или вообще отсутствуют.
4.Диагностирование неисправностей и ремонт значительно усложнены.
Покупая автомобили BMW, Audi, Mercedes и прочих марок с непосредственным впрыском топлива, найдите время разобраться с особенностями эксплуатации этих двигателей на основе практического опыта владельцев, а не рекомендаций производителя.
Простое руководство по прямому впрыску бензина
Способ подачи топлива в камеры сгорания двигателя сильно изменился за последние годы. Раньше он поступал через так называемый карбюратор, относительно простой, но неэффективный и капризный компонент.
В 1990-х годах эта система была быстро заменена системой впрыска топлива, которая соответствовала новым жестким стандартам выбросов, введенным в то время, и при этом повышала производительность двигателя.
Раньше впрыск топлива был дорогим и ассоциировался с автомобилями премиум-класса, но теперь каждый автомобиль оснащен впрыском топлива.
Как правило, это надежно, но все же полезно знать, как работает система, где она находится и как определить, когда она работает. Здесь мы ответим на эти и другие вопросы…
Что такое система впрыска топлива?
Заманчиво сказать, что это именно то, что следует из названия, за исключением того, что существуют различные типы систем, включая прямые и непрямые.
В конечном счете, они делают то же самое: впрыскивают точно откалиброванную топливную струю в камеру сгорания двигателя или рядом с ней именно тогда, когда это необходимо. Бензиновые и дизельные двигатели используют системы впрыска топлива.
Зачем он нужен двигателю?
Без какой-либо системы подачи топлива, будь то карбюратор или система впрыска, двигатель работать не будет.
Прелесть системы впрыска топлива в том, что она гораздо более управляема, чем старомодный карбюратор. Отчасти поэтому современные двигатели намного эффективнее (чистее, экономичнее и мощнее), чем когда-то.
Как выглядит система впрыска?
Чтобы увидеть его, вам придется разобрать большую часть двигателя, потому что он состоит из нескольких отдельных компонентов:
- Модуль подачи топлива, содержащий такие элементы, как электрический топливный насос высокого давления и топливный фильтр.
- Регулятор впускного воздуха, чтобы убедиться, что количество воздуха точно соответствует двигателю.
- Электронный блок управления и датчики для обеспечения того, чтобы система впрыскивала точно нужное количество топлива в поток всасываемого воздуха.
- Топливные форсунки, установленные на топливораспределительной рампе для подачи топлива в двигатель.
Как работает система впрыска?
Модуль подачи топлива подает топливо под давлением на форсунки, по одной на цилиндр. Количество топлива, поступающего в форсунку, точно контролируется ЭБУ, который учитывает температуру воздуха, положение дроссельной заслонки, частоту вращения двигателя, крутящий момент двигателя и данные о выхлопе, полученные от датчиков внутри и вокруг двигателя, чтобы регулировать подачу при каждом такте впуска.
Воздух поступает через впускной коллектор и всасывается в двигатель через впускной клапан или клапаны.
Однако способы подачи и смешивания топлива и воздуха различаются в зависимости от используемой системы впрыска топлива.
В большинстве бензиновых двигателей используется так называемая система непрямого впрыска топлива, при которой топливо впрыскивается во впускной коллектор, т. е. расположение трубок, направляющих поступающий воздух к двигателю. Здесь и топливо, и воздух смешиваются перед подачей в камеру сгорания.
В системе непосредственного впрыска топлива, например, в дизельных двигателях и, все чаще, в современных бензиновых двигателях, топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания под чрезвычайно высоким давлением и непосредственно в поступающий поток воздуха.
Это намного более эффективный метод, чем непрямой впрыск топлива, который повышает мощность и экономичность, а также снижает выбросы.
Раньше системы впрыска приводились в действие механически, но современные системы полностью электронные, в результате чего они более надежны и эффективны.
Что такое бензин с непосредственным впрыском
Дом, Библиотека по ремонту автомобилей, автозапчасти, аксессуары, инструменты
Система непосредственного впрыска бензина (GDI) — это тип системы впрыска топлива, которая впрыскивает бензин непосредственно в камеру сгорания. Как и в двигателях, оснащенных системами распределенного впрыска топлива (MFI), для каждого цилиндра двигателя предусмотрена отдельная топливная форсунка. Но вместо того, чтобы устанавливать форсунки во впускном коллекторе, чтобы форсунки впрыскивали топливо во впускные отверстия в головке цилиндров, форсунки GDI устанавливаются в головке цилиндров и впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания, а не во впускное отверстие.
Топливо полностью обходит впускные клапаны и поступает в цилиндр в виде тумана под высоким давлением.
Впрыск топлива под высоким давлением
Прямой впрыск требует чрезвычайно высокого рабочего давления (до 2200 фунтов на квадратный дюйм) по сравнению с обычными системами многоточечного впрыска топлива, которые обычно требуют только от 40 до 60 фунтов на квадратный дюйм. Прямой впрыск требует большего давления подачи для преодоления давления сжатия внутри цилиндра и подачи большего объема топлива за более короткий период времени. Более высокое давление впрыска также помогает распылять топливо на мелкие капли, чтобы оно лучше смешивалось с воздухом для более полного сгорания.
Топливная рампа прямого впрыска бензина для двигателя V6.
При обычном впрыске топлива MFI топливо распыляется во впускное отверстие, которое находится под вакуумом. Затем топливный туман втягивается в камеру сгорания вместе с поступающим воздухом, смешивается во время такта сжатия и воспламеняется от свечи зажигания. В GDI через впускные клапаны проходит только воздух, потому что топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания во время такта сжатия.
Некоторые двигатели с непосредственным впрыском бензина не имеют обычной дроссельной заслонки, поскольку дроссельная заслонка не используется для управления частотой вращения и мощностью двигателя. Компьютер двигателя делает это, изменяя время и количество топлива, впрыскиваемого в каждый цилиндр. Отсутствие дроссельной заслонки означает, что нет ограничений для поступающего воздуха и практически нет вакуума во впускном коллекторе. Это снижает нормальные насосные потери, вызванные дроссельными пластинами и разрежением на впуске, для повышения эффективности двигателя.
Режимы работы
Прямой впрыск бензина также обеспечивает большую гибкость в управлении топливно-воздушной смесью. Обычно топливо впрыскивается в какой-то момент во время такта впуска и/или такта сжатия. Время и продолжительность импульсов впрыска будут зависеть от режима работы. Иногда гомогенная топливно-воздушная смесь, равномерно распределенная в цилиндре, работает лучше всего, в то время как в других случаях смесь с послойным зарядом может сэкономить топливо и снизить выбросы. Послойный заряд достигается за счет впрыска очень обедненной смеси A/F во время такта впуска или в начале такта сжатия. Очень бедная смесь может быть слишком бедной, чтобы надежно воспламениться сама по себе, поэтому второй впрыск гораздо более богатой смеси A/F происходит непосредственно перед воспламенением свечи зажигания. Область богатой смеси A/F непосредственно вокруг свечи зажигания легко воспламеняется и способствует сжиганию обедненной смеси в остальной части цилиндра и камере сгорания.
Поскольку поршень поднимается во время такта сжатия, топливо может впрыскиваться в цилиндр в любой момент до зажигания. Время впрыска (или нескольких впрысков) будет зависеть от частоты вращения двигателя, нагрузки и других условий. а также то, как запрограммирована сама система GDI. В некоторых ситуациях (например, при легком крейсерском режиме) топливо может не впрыскиваться до тех пор, пока поршень почти не достигнет верхней мертвой точки на такте сжатия. В некоторых приложениях дополнительные импульсы впрыска могут даже возникать после воспламенения исходной смеси, чтобы поддерживать горение пламени во время рабочего такта.
В этой таблице перечислены основные различия между GDI и портом EFI.
Преимущества прямого впрыска бензина
Впрыскивание топлива непосредственно в камеру сгорания по мере увеличения степени сжатия, а также во время и после первоначального сгорания позволяет двигателю
больше мощности при меньшем расходе топлива.
Двигатели с GDI могут работать на очень бедных топливных смесях (до 40:1) при малой нагрузке и в крейсерских условиях. Конечным результатом обычно является снижение расхода топлива на 15-20 процентов по сравнению с многоточечным впрыском топлива.
Возможность тщательно контролировать состав топливной смеси и обеспечивать двигатель именно тем, что ему нужно в нужный момент, также означает, что двигатели GDI могут справляться с более высокими коэффициентами статического сжатия. Buick 3,6 л V6 имеет степень сжатия 11,3:1, что помогает улучшить эффективность сгорания и власть. Двигатели Mazda Skyactiv-G 2,0 л и 2,5 л имеют степень сжатия 14:1, что обеспечивает еще более высокую эффективность. Двигатели GDI обычно производят больше лошадиных сил, чем двигатели с многоточечной системой впрыска.
Бензин Проблемы с непосредственным впрыском топлива
Ни одна новая технология не обходится без проблем, и непосредственный впрыск бензина не является исключением. Поскольку топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, а не во впускное отверстие, топливо практически не оказывает «очищающего эффекта», предотвращая накопление углерода и сажи на впускных клапанах.
По мере увеличения пробега на впускных клапанах накапливается слой нагара. Поскольку отложения накапливаются на поверхности клапана, они могут препятствовать уплотнению впускных клапанов, вызывая утечку компрессии, пропуски зажигания в двигателе и потерю мощности. Тяжелые скопления углерода на впускных клапанах также могут ограничивать поток воздуха, снижать мощность при более высоких оборотах двигателя и вызывать снижение расхода топлива и производительности. Нагар на впускных клапанах также может отслаиваться и проходить через камеру сгорания в выхлоп. Если двигатель оснащен турбокомпрессором, есть вероятность, что углерод может повредить ребра турбины в турбокомпрессоре. Для получения дополнительной информации см. Отложения на впускных клапанах бензиновых двигателей с непосредственным впрыском.
Проблема накопления сажи усугубляется в двигателях с непосредственным впрыском топлива, которые используются в основном для коротких поездок. Впускные клапаны никогда не нагреваются настолько, чтобы сжечь отложения.
И если уплотнения направляющих клапанов позволяют слишком большому количеству масла стекать по штокам клапанов, накопление нагара происходит еще быстрее.
Исправление грязных впускных клапанов заключается в очистке клапанов с помощью какого-либо химического очистителя, распыленного на корпус дроссельной заслонки, впускной коллектор или непосредственно на впускные каналы. Другим вариантом ремонта в некоторых случаях является снятие впускного коллектора и распыление растворителя непосредственно во впускные отверстия в головке блока цилиндров или пескоструйная очистка задней стороны впускных клапанов мягким средством, таким как скорлупа грецких орехов, пищевая сода или пластиковые шарики. При очень сильных отложениях углерода может потребоваться снять головку блока цилиндров для очистки клапанов.
Еще одна проблема с непосредственным впрыском бензина заключается в том, что, как и в случае с дизельным впрыском, у топлива меньше времени для смешивания с поступающим воздухом, прежде чем оно воспламенится.
Эффект расслоения заряда, создаваемый непосредственным впрыском, также позволяет получать более богатые смеси вблизи свечи зажигания и форсунки и более бедные смеси дальше от свечи зажигания и форсунки. В результате в процессе сгорания могут образовываться более крупные частицы сажи, аналогичные необработанным дизельным выхлопам. Размер и количество частиц варьируется в зависимости от летучести топлива и других условий эксплуатации.
Текущие нормы выбросов твердых частиц в США допускают выброс твердых частиц в количестве до 10 мг/миль. Но если будущие нормы выбросов твердых частиц потребуют более низких уровней, может потребоваться некоторый тип последующей обработки выхлопных газов, аналогичный тому, который сейчас используется на экологически чистых дизельных двигателях. Дизельные двигатели оснащены сажевыми уловителями и системами впрыска мочевины для доочистки.
Бензин с непосредственным впрыском
Бензин с непосредственным впрыском используется на различных двигателях последних моделей: Audi, BMW, GM, Ford, Hyundai, Kia, Lexus, Mazda, MINI, Nissan, Porsche, VW и других.
Некоторые недавние отечественные применения включают двигатели Ford Ecoboost (которые также с турбонаддувом) в Focus & Edge 2010 года и Explorer 2011 года, а также двигатель DI 3,6 л V6 в Buick LaCrosse и Enclave 2010 года, Cadillac STS и CTS 2010 года, Camaro V6 2010 года, 2010 год. Chevy HHR SS, Chevy Traverse 2010 и GMC Acadia. Corvette LT1 2014 года также имеет непосредственный впрыск.
К 2016 году почти половина всех новых автомобилей, продаваемых в США, будет оснащена бензиновыми двигателями с непосредственным впрыском топлива.https://
Выше показан разрез камеры сгорания внутри двигателя Buick 3,6 л V6 с непосредственным впрыском.
При поддержке CarleySoftware.com
Другие статьи о впрыске топлива:
Отложения на впускном клапане бензиновых двигателей с непосредственным впрыскомКак работает электронный впрыск топлива
СОЕДИНЕНИЯ AIR/FUEL
Как впрыска топлива влияет на выбросы
Диагностика впрыска топлива
Проблемы впрыска топлива
Внедрение топлива: диагностика EFI
Топливные инжекторы (чистка)
Топливные институты (нарушение для нарушения)
HTTPS://////теотрабальные.